06 апреля 2009 года

Окисление океана грозит гибелью источникам белка

(Подводная среда обитания важнейших морских организмов может измениться в неблагоприятную сторону)

Голова мурены выглядывает из кораллового рифа

Вашингтон. За последние 200 лет в результате промышленной и сельскохозяйственной деятельности на Земле атмосферная концентрация углекислого газа (двуокиси углерода CO₂) поднялась до наивысшего уровня за последние 800 000 лет, в результате чего планета стала нагреваться. А поскольку углекислый газ из атмосферы путем диффузии переходит в морскую воду, океаны за этот же период поглотили 525 млрд. тонн углекислоты.

В результате этого естественного процесса двуокись углерода выводится из атмосферы, отчасти уменьшая последствия глобального потепления на суше. Однако CO₂ – кислотный газ, и его реакция с морской водой образует угольную кислоту. Избыточное содержание этой слабой кислоты, вызываемое подъемом концентрации CO₂, начинает изменять хрупкий химический состав мирового океана и воздействовать на его флору и фауну.

“Возьмем в качестве наглядного примера обычную газировку, – сказала корреспонденту веб-сайта America.gov Джоуни Клейпас, научный сотрудник Национального центра атмосферных исследований Института по исследованию общества и окружающей среды, базирующегося в штате Колорадо. – В жидкость под давлением добавляют углекислый газ CO₂ , он в ней растворяется, и образуется газированный напиток. Нечто подобное происходит и с нашей атмосферой. Мы добавляем CO₂ в атмосферу, как в незаполненное жидкостью пространство в бутылке газировки, и в океан выделяется дополнительное количество двуокиси углерода.

“В моей области исследований я работаю с кораллами и организмами, которые живут на дне океана, – сказала она. – Многие из этих организмов имеют раковины, которые состоят из карбоната кальция. Если бросить кусок коралла или раковину в воду, насыщенную углекислым газом, и оставить их там на некоторое время, кислотная система начнет их разъедать. Это можно будет видеть невооруженным глазом. То же самое происходит и в океане, и это нас пугает”.

МОРСКАЯ ЖИЗНЬ И УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ

Окисление океана ярче всего видно на примере подводных организмов, имеющих раковины и другие твердые части из карбоната кальция. Раковины формируются в морской воде под действием кальциевых и карбонатных ионов.

Организмы могут быть самыми разнообразными – от планктонных водорослей-кокколитофор и улиток-птеропод до иглокожих, включая морских звезд и плоских морских ежей. Это могут быть также и кораллы, и красные кораллиновые водоросли. Напомним, что планктоном называют любые дрейфующие организмы (животные, растения, одноклеточные археи или бактерии), которые обитают в верхних слоях океанов, морей и других водоемов.

Например, птероподы, являющиеся обильным источником пищи для другой морской флоры и фауны, образуют раковину, которая состоит из арагонита – одной из разновидностей карбоната кальция. Арагонит растворяется легче, чем другие материалы раковин, и поэтому при повышенной кислотности арагонитовые раковины исчезают в океане быстрее других, рассказала веб-сайту America.gov Виктория Фабри, биолог-океанограф Отделения биологии Калифорнийского государственного университета в Сан-Маркосе.

“Птероподы, чувствительные к окислению океана, являются весьма распространенным видом животных и, безусловно, играют важную роль в пищевой сети, – сказала она. – Действительно, в субарктической части Тихого океана раковинные птероподы являются одним из важнейших источников питания для молодняка горбуши, минтая, трески и других важных промысловых рыб”.

“И фитопланктон, который является подлинной основой пищевой цепи, и другие микроорганизмы, включая бактерии, играющие столь важную роль в переработке питательных веществ, – сообщила Фабри, – как популяции и виды также могут подвергнуться изменениям в результате окисления океана”.

Кроме того, повышение кислотности вредно отразится на более крупных промысловых рыбах и личинках ракообразных.

Аэрофотография атолла Мидуэй площадью 6,2 кв. км в северной части Тихого океана

“Белковые ресурсы моря являются источником белка в пищевом рационе примерно одной трети населения земного шара, – рассказал веб-сайту America.gov Ричард Фили, старший научный сотрудник Лаборатории морской среды тихоокеанского региона (PMEL) в Сиэтле, входящей в систему Национальной администрации по исследованию океанов и атмосферы (НОАА). – Окисление океана вызывает серьезную обеспокоенность в отношении продовольственных ресурсов будущего и их жизнеспособности”.

КОЛИЧЕСТВО ЧАСТЕЙ НА МИЛЛИОН

Один из способов определения уровня кислотности океана заключается в анализе данных прямых измерений морской воды и ледовых кернов.

Другой способ, сообщил веб-сайту America.gov Скотт Дони, старший научный сотрудник Отделения морской химии и геохимии Океанографического института Вудс-Хоул в штате Массачусетс, состоит в том, чтобы, “сопоставляя данные компьютерных моделей поведения океана, рассчитать степень окисления, имевшую место с доиндустриального периода до настоящего времени, а также возможное окисление в будущем”.

Одними из главных показателей, демонстрируемых с помощью моделей, являются пороговые величины, или переломные моменты.

“Сейчас поверхностные слои океана пересыщены кальциевыми и карбонатными ионами, поэтому организмы достаточно легко извлекают кальций и карбонаты из морской воды и производят карбонат кальция, который уже нерастворим”, – сказал Доуни.

“Но по мере изменения химического состава океана наступит порог, при котором вода перестанет быть пересыщенной и станет ненасыщенной: тогда раковины начнут растворяться, если они каким-то образом не будут защищены. Наступает момент, когда внезапно происходят резкие перемены”.

“Когда углекислый газ поступает в морскую воду, – рассказал корреспонденту America.gov Кристофер Сабин, старший океанограф PMEL, – он разрушает карбонатные ионы. В результате морским организмам становится труднее строить раковины из карбоната кальция. Если содержание карбонатных ионов упадет до очень низкого уровня, начнется растворение находящихся в воде раковин и выделение в воду дополнительного количества карбонатов”.

ПЕРЕЛОМНЫЕ МОМЕНТЫ

Переломные моменты различны для каждого из морских организмов, но во всех случаях они являются результатом роста концентрации CO₂ в атмосфере. Сегодня, по расчетам ученых Лаборатории землеведения НОАА, средняя глобальная объемная концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 383,9 частей на миллион.

До 1750 года, который считается началом индустриальной эпохи, концентрация CO₂ в атмосфере составляла около 280 частей на миллион.

“Большинство нынешних прогнозов показывают, что если уровень CO₂ существенно превысит 500-550 частей на миллион, – сказал Фили, – кораллы, например, уже не смогут расти достаточно быстро, чтобы противостоять негативному воздействию повышения уровня моря и процессов прибрежной эрозии”.

Он добавил: “Вообще-то лучше всего было бы поддерживать уровень CO₂ ниже примерно 450 частей на миллион; именно это мы и рекомендуем мировому сообществу. Если же мы задействуем основные существующие планы сокращения выбросов углекислого газа, целевым показателем будет уровень примерно в 550 частей на миллион”.

“Мы уже осознали, что определенные изменения необходимы, – сказала Фабри, – но нам нужно снизить выбросы CO₂ как можно скорее, чтобы избежать гибели некоторых организмов. Я совершенно уверена, что если мы не будем ничего делать, будет гораздо хуже. Лучше действовать сейчас, чем никогда”.